CN115853541B - 一种小变形自诊断盾构管片一体化制作系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于隧道工程技术领域，公开了一种小变形自诊断盾构管片一体化制作系统及方法，利用倾角监测模块监测盾构管片的倾角变化情况，利用位移监测模块监测盾构管片间的位移变化情况；利用应变监测模块监测盾构管片的钢筋混凝土应变情况，利用压力监测模块监测盾构管片内的水土压力变化；通过温度补偿模块利用光纤光栅传感器内部的温度补偿光栅进行温度补偿，并将数据库显示在用户端，根据用户输入的指示信息显示。本发明提供的小变形自诊断盾构管片一体化制作方法，所有传感器均在管片内部，盾构管片表面平整，便于后续运输、拼装、灌浆、二次浇筑等环节，能够实现对盾构管片内的传感器进行保护和维修，同时设计的安装工序省时省力。

Description

一种小变形自诊断盾构管片一体化制作系统及方法

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，尤其涉及一种小变形自诊断盾构管片一体化制作系统及方法。

背景技术

随着越来越多的水下盾构隧道建设，预制盾构管片拼装得到了普遍的应用。然而，拼装后的盾构管片易产生受力不均、隧道上浮及管片间裂缝过大涌水等事故，因此需要对隧道内倾角、位移、应变、水土压力等变形进行监测诊断。光纤光栅传感器具有高精度测量，分布式检测等优点，可精准地测量上述变形，但由于施工容易对传感器造成损害，影响传感器的正常工作。因此，在安装传感器时，需要针对上述问题进行盾构管片的制作。

但是，现有盾构管片的制作过程需要耗费大量人力、物力、财力和时间，且制作得到的盾构管片的精度容易受到人为因素的影响，自诊断误差较大。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

1、传感器易损坏

现有传感器大多安装在盾构管片表面，在进行盾构管片的运输、拼装、灌浆、二次浇筑等环节，易造成传感器和传输光缆的损坏，导致传感器数据难以采集；

2、安装时间紧张、不灵活

现有传感器大多需要等待盾构管片拼装完成后在盾构机上安装，安装时间受限于盾构机运行状态，一旦盾构机开过工作面，短时间内将无法安装，安装时间有限紧张；

3、作业环境恶劣

表贴式传感器需要在盾构机上安装，或是在盾构机开过以后采用升降台高空作业，使得传感器安装的难度、人员高空作业的风险大大增加，尤其对于光纤光栅传感器来说，高空作业无法为光纤的熔接提供良好的工作平台；

4、不适用于长期监测

传统传感器受环境影响较大，如潮湿、化学腐蚀等，特别是传统电阻式或振弦式传感器其零点会发生长期漂移，长期应变测试的结果会严重失真，不适用于长期监测。

因此，开发一种适用于盾构隧道管片的长期监测方法，优化提高传感器的安装制作流程具有较高的工程运用价值。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种小变形自诊断盾构管片一体化制作系统及方法。

本发明是这样实现的，一种小变形自诊断盾构管片一体化制作系统，所述小变形自诊断盾构管片一体化制作系统包括：

盾构管片，每个所述盾构管片包括混凝土管片和钢筋骨架；

倾角监测模块，用于监测盾构管片的倾角变化情况，包括光纤光栅倾角计、倾角计安装预埋盒和倾角计安装装置；安装时，将倾角计安装预埋盒焊接在钢筋笼凹面底部紧贴模板位置，随混凝土一起浇筑；浇筑完成后，将倾角计安装预埋盒打开后利用推板装入倾角计安装装置，倾角计安装装置用于安装光纤光栅倾角计，光纤光栅倾角计自带温度补偿；

位移监测模块，用于监测盾构管片间的位移变化情况，包括第一位移计安装预埋盒、第二位移计安装预埋盒、第一光纤光栅位移计和第二光纤光栅位移计；安装时，将第一位移计安装预埋盒和第二位移计安装预埋盒安装在钢筋笼凹面靠两侧边缘位置，再将第一光纤光栅位移计和第二光纤光栅位移计分别放入第一位移计安装预埋盒和第二位移计安装预埋盒；第一光纤光栅位移计和第二光纤光栅位移计的一端尾纤在钢筋笼的内部串接，连接线路用护纤套筒保护绑在钢筋上；第一光纤光栅位移计和第二光纤光栅位移计的另一端尾纤引入倾角计安装预埋盒，第一光纤光栅位移计和第二光纤光栅位移计均自带温度补偿；

应变监测模块，用于监测盾构管片的钢筋混凝土应变情况，包括第一光纤光栅应变计和第二光纤光栅应变计；安装时，第一光纤光栅应变计和第二光纤光栅应变计绑扎在钢筋主筋位置，第一光纤光栅应变计和第二光纤光栅应变计一端尾纤在钢筋笼的内部串接，连接线路用护纤套筒保护绑在钢筋上；第一光纤光栅应变计和第二光纤光栅应变计的另一端尾纤引入倾角计安装预埋盒，第一光纤光栅应变计和第二光纤光栅应变计均自带温度补偿；

压力监测模块，用于监测盾构管片内的水土压力变化，包括光纤光栅土压力计，光纤光栅土压力计安装在钢筋笼凸面的正中心位置，高出钢筋笼最上方钢筋3mm，光纤光栅土压力计的两端尾纤均引入倾角计安装预埋盒，光纤光栅土压力计自带温度补偿；

温度补偿模块，所述光纤光栅传感器内部均有温度补偿光栅，与测力弹片光栅波长相差4nm以上；

所有引入倾角计安装预埋盒的两端尾纤，在倾角计安装预埋盒内形成端头开放式U型光缆束；所有光纤光栅传感器尾纤在管片内部串联，并用护纤套筒对光纤线路进行保护，套筒绑在钢筋上，光缆均围绕所述钢筋骨架上；经混凝土浇筑完成和管片成为一个整体，在倾角计安装预埋盒内部共有六根光缆端头，整个线路呈3个U字形，分别对应位移检测模块、应变监测模块和压力监测模块，形成端头开放式U型光缆束。

进一步，所述倾角计安装装置为长方体，其中一面打开，放置在钢筋笼凹面底部紧贴模板位置，所述面的相对面上有线缆口，所有传感器串联后的光纤尾纤由此进入倾角计保护装置，再将线缆口用防水胶布封口；最后将倾角计安装装置打开一面的盖子用螺丝拧紧后开始浇筑，浇筑完成后倾角计安装装置开口面与盾构管片凹面保持水平。

当结构体发生变化时，引起光纤光栅波长漂移，根据波长范围确定具体监测模块，从而进行数据处理并上传到数据库，得到反映盾构隧道倾角、位移、应变和水土压力的变化数据；所述数据处理中心还包含角、位移、应变和水土压力提示单元，对变化情况数据是否超过变化阈值进行判断，并在判断结果为是的情况下，发出存在危险的提示；

数据库显示在用户端，根据用户输入的指示信息显示。

进一步，所有光纤光栅传感器尾纤在管片内部串联，并用护纤套筒对光纤线路进行保护，套筒绑在钢筋上，光缆均围绕所述钢筋骨架上；经混凝土浇筑完成和管片成为一个整体，在倾角计安装预埋盒内部共有六根光缆端头，整个线路呈3个U字形，分别对应位移检测模块、应变监测模块、压力监测模块，形成端头开放式U型光缆束。

进一步，在管片养护拼接完成后，将倾角计安装预埋盒的盖子打开，利用倾角计安装装置进行初始安装角度的微调，使得倾角传感器垂直，初始角度为零刻度，调整完成后利用推板装入倾角计安装装置。

进一步，光纤光栅倾角计安装完成后，检测六根光缆的数据，将U型光缆束在倾角计安装预埋盒内的开放式端头相互串接，再跟光纤光栅倾角计串接，最终只剩下2个光纤接口；将任意一条光纤信号接入光信息采集仪测得管片内水土压力、应力应变、温度、管片间位移和管片自身倾角的变化量，形成整个变形自诊断盾构管片一体化。

进一步，在管片养护拼接完成后，将第一位移计安装预埋保护盒和第二位移计安装预埋保护盒盖子打开，通过螺纹连接筒将Z型拉杆的一端与位移传感器伸缩杆相连；螺纹连接筒为内螺纹，在相邻盾构管片平行位置开一浅槽，Z型拉杆的另一端固定在浅槽中，从而实现管片之间的裂缝监测。

所有传感元件及安装元件均内置于盾构管片，不高出盾构管片凹面平面；所有传感元件及安装元件的安装均在盾构管片预制、养护过程完成。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述的小变形自诊断盾构管片一体化制作系统的小变形自诊断盾构管片一体化制作方法，所述小变形自诊断盾构管片一体化制作方法包括以下步骤：

步骤一，利用倾角监测模块监测盾构管片的倾角变化情况，利用位移监测模块监测盾构管片间的位移变化情况；

步骤二，利用应变监测模块监测盾构管片的钢筋混凝土应变情况，利用压力监测模块监测盾构管片内的水土压力变化；

步骤三，通过温度补偿模块利用光纤光栅传感器内部的温度补偿光栅进行温度补偿，并将数据库显示在用户端，根据用户输入的指示信息显示。

本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述的小变形自诊断盾构管片一体化制作方法的步骤。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述的小变形自诊断盾构管片一体化制作方法的步骤。

本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的小变形自诊断盾构管片一体化制作系统。

结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

第一，针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：

本发明提供的一种小变形自诊断盾构管片一体化制作方法的效果如下：

(1)安装完成后，所有传感器均在管片内部，盾构管片表面平整，便于后续运输、拼装、灌浆、二次浇筑等环节，便于保护所有传感器不被损坏，以大幅降低外部环境对传感器的影响，确保传感器正常工作；

(2)所有传感器的线缆均位于倾角计安装预埋盒中，便于安装完成后实时检测数据，便于维护、维修部分传感器，以提高整体自诊断效能；

(3)管片预制完成安装前，在管片养护阶段即可完成所有传感器的链接、安装和初调试，大幅缩短后期高空作业的强度和时间；

(4)光纤连接处全部隐藏于管片内，避开盾构管片运输、拼装过程中的吸盘吸取位置，安装简化了光纤的连接保护处理，无外部接头处理，大幅降低了隧道后期施工对光纤线路的损坏影响；

(5)内置倾角传感器箱，不但可以灵活解决传感器安装时的垂直性问题和外置易损毁问题，且起到兼顾多个传感器光纤连接中枢的作用，形成多个传感器U型串接，从串接方法上基本杜绝了因光纤中断造成传感器失效事故的发生。

(6)内置位移传感器，不但解决了传感器外置的易损毁问题，而且解决了对其连接光纤的保护性处理问题。

第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：

本发明提供了一种小变形自诊断盾构管片一体化制作方法，将每一个盾构管片作为一个监测体，贯穿于盾构管片的生产、浇筑以及拼接，在盾构管片未浇筑前，先将所有传感器绑扎在盾构管片的钢筋笼上，并在钢筋笼内进行串接，并将所有监测线路集中到预留好的盒子中，浇筑完成后，将预留好的盒子盖板打开检查线路即完成了自诊断盾构管片制作。

本技术方案将传统的现场安装传感器，现场连接线路转变为预先制作一体化的智能盾构管片，将工序提前，增加了安装工作的可操作性、施工作业的安全性以及后期的维护维修便利性。

第三，作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：

(1)本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：

本技术方案转化后将改变以往常规的监测方式，将建筑物某一位置的某一物理量的监测变为监测整个建筑物结构，将单点单项物理量的监测转变为结构体的整体监测，将以更短的安装时间、更高的监测效率完成工作。

(2)本发明的技术方案是否解决了人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题：

本技术方案转化后将改变盾构管片的制作和加工工艺，将盾构管片的制作与盾构管片结构监测结合起来，形成新型的智能盾构管片，新型的智能盾构管片出场即带有监测功能，具有更高的市场竞争力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的小变形自诊断盾构管片一体化制作方法流程图；

图2是本发明实施例提供的盾构管片监控系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的盾构管片内筋传感器布设走线的结构图；

图4是本发明实施例提供的光纤监测系统的流程图；

图5是本发明实施例提供的倾角监测模块中的倾角计安装装置工作示意图；

图6是本发明实施例提供的位移监测模块的工作示意图；

图7是本发明实施例提供的倾角监测模块中的倾角计安装预埋盒结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种小变形自诊断盾构管片一体化制作系统及方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

本发明实施例将盾构管片内的各个监测部分看做一个模块，分别是倾角监测模块、位移监测模块、应变监测模块、压力监测模块，每个监测模块均采用自带温度补偿的光纤光栅传感器；每个监测模块引出两根光纤，都进入预埋盒中，形成U型光缆束，在管片制作完成后，对每一光缆的接头进行检测，检测完好的光缆进行首尾串联熔接，形成一条完整的U型光缆束；另外需要说明的是，所有光纤光栅传感器的波长均采用间隔布置，每两个传感器之间的波长差均大于3nm，实际监测时，可以用U型光缆束的任意一头采集数据，得到全部监测模块的数据；当结构体发生变化时，引起光纤光栅波长漂移，根据波长范围确定具体监测模块，从而进行数据处理并上传到数据库，得到反映盾构隧道倾角、位移、应变和水土压力的变化数据；所述数据处理中心还包含角、位移、应变和水土压力提示单元，对变化情况数据是否超过变化阈值进行判断，并在判断结果为是的情况下，发出存在危险的提示。

为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。

如图1所示，本发明实施例提供的小变形自诊断盾构管片一体化制作方法包括以下步骤：

S101，利用倾角监测模块监测盾构管片的倾角变化情况，利用位移监测模块监测盾构管片间的位移变化情况；

S102，利用应变监测模块监测盾构管片的钢筋混凝土应变情况，利用压力监测模块监测盾构管片内的水土压力变化；

S103，通过温度补偿模块利用光纤光栅传感器内部的温度补偿光栅进行温度补偿，并将数据库显示在用户端，根据用户输入的指示信息显示。

如图2和图4所示，本发明实施例提供的小变形自诊断盾构管片包括：混凝土管片1、倾角计安装预埋盒3、信号传输光缆13、数据处理中心1b、用户端1c。当结构体发生变化时，引起光纤光栅波长漂移，根据波长范围确定具体监测模块，从而进行数据处理并上传到数据库，得到反映盾构隧道倾角、位移、应变、水土压力等变化数据；数据处理中心1b还包含角、位移、应变、水土压力提示单元，对变化情况数据是否超过变化阈值进行判断，并在判断结果为是的情况下，发出存在危险的提示。

数据库显示在用户端1c，根据用户输入的指示信息显示。

如图3所示，本发明实施例提供的小变形自诊断盾构管片包括：混凝土管片1、钢筋骨架2。

倾角监测模块，用于监测盾构管片的倾角变化情况，包括：光纤光栅倾角计5，倾角计安装预埋盒3，倾角计安装装置4。安装时，将倾角计安装预埋盒3焊接在钢筋骨架2凹面底部紧贴模板位置，随混凝土一起浇筑。浇筑完成后，将倾角计安装预埋盒3打开后利用推板装入倾角计安装装置4，倾角计安装装置4用于安装光纤光栅倾角计5，光纤光栅倾角计5自带温度补偿。

位移监测模块，用于监测盾构管片间的位移变化情况，包括：第一位移计安装预埋盒6，第二位移计安装预埋盒7，第一光纤光栅位移计8，第二光纤光栅位移计9。安装时，先将第一位移计安装预埋盒6和第二位移计安装预埋盒7安装在钢筋骨架2凹面靠两侧边缘位置，再将第一光纤光栅位移计8和第二光纤光栅位移计9分别放入第一位移计安装预埋盒6和第二位移计安装预埋盒7，第一光纤光栅位移计8和第二光纤光栅位移计9的一端尾纤在钢筋笼的内部串接，连接线路用护纤套筒保护绑在钢筋上，第一光纤光栅位移计8和第二光纤光栅位移计9的另一端尾纤引入倾角计安装预埋盒3，第一光纤光栅位移计8和第二光纤光栅位移计9均自带温度补偿。

应变监测模块，用于监测盾构管片的钢筋混凝土应变情况，包括：第一光纤光栅应变计10，第二光纤光栅应变计11。安装时，第一光纤光栅应变计10和第二光纤光栅应变计11绑扎在钢筋主筋位置，第一光纤光栅应变计10和第二光纤光栅应变计11一端尾纤在钢筋笼的内部串接，连接线路用护纤套筒保护绑在钢筋上，第一光纤光栅应变计10和第二光纤光栅应变计11的另一端尾纤引入倾角计安装预埋盒3，第一光纤光栅应变计10和第二光纤光栅应变计11均自带温度补偿。

压力监测模块，用于监测盾构管片内的水土压力变化，包括：光纤光栅土压力计12，光纤光栅土压力计12安装在钢筋骨架2凸面的正中心位置，高出钢筋骨架2最上方钢筋3mm，光纤光栅土压力计12的两端尾纤均引入倾角计安装预埋盒3，光纤光栅土压力计12自带温度补偿。

温度补偿模块：以上所述的光纤光栅传感器内部均有温度补偿光栅，与测力弹片光栅波长相差4nm以上。

本发明实施例提供的所有光纤光栅传感器尾纤在管片内部串联，并用护纤套筒对光纤线路进行保护，套筒绑在钢筋上，光缆均围绕所述钢筋骨架上；经混凝土浇筑完成和管片成为一个整体，在倾角计安装预埋盒内部共有六根光缆端头，整个线路呈3个U字形，分别对应位移检测模块、应变监测模块、压力监测模块，形成端头开放式U型光缆束。

如图5所示，本发明实施例提供的倾角计监测模块的倾角计安装装置4包括：第一活动板2a、弹性连接板2b、第二活动板2c、条形孔2d、第一圆通孔2e、第一螺栓2f、C型孔2g、推板2h。第一活动板2a通过螺丝与光纤光栅倾角计5可拆卸式固定连接，第一活动板2a的一端固定安装有弹性连接板2b，弹性连接板2b可为弹性不锈钢板制件，弹性连接板2b远离第一活动板2a的一端固定安装有第二活动板2c，第一活动板2a上且位于第一活动板2a远离弹性连接板2b的一侧开设有条形孔2d，第二活动板2c远离弹性连接板2b的一侧开设有第一圆形通孔2e，第一圆形通孔2e内活动安装有贯穿条形孔2d并延伸至第一活动板2a远离第二活动板2c一侧的第一螺栓2f，推板2h上开设有C型孔2g；通过弹性连接板2b的弹性势能使得第一活动板2a与第二活动板2c在合拢状态下具备一定的弹性张开作用力，使得第一活动板2a和第二活动板2c的相背侧均对第一螺栓2f施加弹性作用力并限位，并通过调节第一螺栓2f上的螺帽与螺杆之间的位置，进而对第一活动板2a与第二活动板2c之间的张合角度进行调节，即初步调节第一活动板2a上光纤光栅倾角计5相对于第二活动板2c之间的角度，再通过调节推板9上C型孔2G的位置，进而沿第二活动板2c与推板2h贴合平面调节光纤光栅倾角计5与推板2h之间的相对角度，避免光纤光栅倾角计5安装角度无法调节造成采集的数据不准确的情况发生，达到简单方便多角度调节及高精度检测的效果。

如图6所示，本发明实施例在管片养护拼接完成后，将第一位移计安装预埋保护盒6和第二位移计安装预埋保护盒7盖子打开，通过螺纹连接筒3b将Z型拉杆3a的一端与位移传感器伸缩杆3c相连，螺纹连接筒3b为内螺纹，在相邻盾构管片平行位置开一浅槽，Z型拉杆3a的另一端固定在该浅槽中，从而实现管片之间的裂缝监测。

如图7所示，本发明实施例提供的倾角计安装预埋盒3为长方体，其中一面可以打开，改预埋盒放置在钢筋骨架2凹面底部紧贴模板位置，该面的相对面上有线缆口，分别对应位移监测模块尾纤4b，应变监测模块尾纤4c，压力监测模块尾纤4d，所有传感器串联后的光纤尾纤由此进入倾角计保护装置，再将线缆口用防水胶布封口，防止混凝土桨液进入。浇筑时，将倾角计安装预埋盒3打开一面的盖子用螺丝拧紧后开始浇筑，浇筑完成后倾角计安装预埋盒3开口面与盾构管片凹面保持水平。在管片养护拼接完成后，将倾角计安装预埋盒3的盖子打开，考虑到拼接过程可能产生管片位置的微小变化，利用倾角计安装装置4进行初始安装角度的微调，使得光纤光栅倾角计5垂直，初始角度为零刻度，调整完成后推板3h经由推板卡槽4a装入倾角计安装装置4，推到倾角计安装预埋盒3尽头处用螺丝固定。

如图2和图3所示，本发明的光纤光栅倾角计5安装完成后，检测六根光缆的数据，将将U型光缆束在倾角计安装预埋盒内的开放式端头相互串接，然后再跟光纤光栅倾角计5串接，最终只剩下2个光纤接口；将任意一条光纤信号接入光信息采集仪即可测得管片内水土压力、应力应变、温度，管片间位移、管片自身倾角的变化量，形成整个小变形自诊断盾构管片一体化。

二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用实施例。

三、实施例相关效果的证据。本发明实施例在研发或者使用过程中取得了一些积极效果，和现有技术相比的确具备很大的优势，下面内容结合试验过程的数据、图表等进行描述。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种小变形自诊断盾构管片一体化制作系统，其特征在于，包括倾角监测模块、位移监测模块、应变监测模块、压力监测模块；每个监测模块均采用自带温度补偿的光纤光栅传感器；每个监测模块引出两根光纤，都进入预埋盒中，形成U型光缆束，在管片制作完成后，对每一光缆的接头进行检测，检测完好的光缆进行首尾串联熔接，形成一条完整的U型光缆束；

所有光纤光栅传感器的波长均采用间隔布置，每两个传感器之间的波长差均大于3nm，实际监测时，可以用U型光缆束的任意一头采集数据，得到全部监测模块的数据；当结构体发生变化时，引起光纤光栅波长漂移，根据波长范围确定具体监测模块，从而进行数据处理并上传到数据库，得到反映盾构隧道倾角、位移、应变和水土压力的变化数据；数据处理中心还包含角、位移、应变和水土压力提示单元，对变化情况数据是否超过变化阈值进行判断，并在判断结果为是的情况下，发出存在危险的提示。

2.如权利要求1所述小变形自诊断盾构管片一体化制作系统，其特征在于，所述小变形自诊断盾构管片一体化制作系统包括：

盾构管片，每个所述盾构管片包括混凝土管片和钢筋骨架；

倾角监测模块，用于监测盾构管片的倾角变化情况，包括光纤光栅倾角计、倾角计安装预埋盒和倾角计安装装置；安装时，将倾角计安装预埋盒焊接在钢筋笼凹面底部紧贴模板位置，随混凝土一起浇筑；浇筑完成后，将倾角计安装预埋盒打开后利用推板装入倾角计安装装置，倾角计安装装置用于安装光纤光栅倾角计，光纤光栅倾角计自带温度补偿；

位移监测模块，用于监测盾构管片间的位移变化情况，包括第一位移计安装预埋盒、第二位移计安装预埋盒、第一光纤光栅位移计和第二光纤光栅位移计；安装时，将第一位移计安装预埋盒和第二位移计安装预埋盒安装在钢筋笼凹面靠两侧边缘位置，再将第一光纤光栅位移计和第二光纤光栅位移计分别放入第一位移计安装预埋盒和第二位移计安装预埋盒；第一光纤光栅位移计和第二光纤光栅位移计的一端尾纤在钢筋笼的内部串接，连接线路用护纤套筒保护绑在钢筋上；第一光纤光栅位移计和第二光纤光栅位移计的另一端尾纤引入倾角计安装预埋盒，第一光纤光栅位移计和第二光纤光栅位移计均自带温度补偿；

应变监测模块，用于监测盾构管片的钢筋混凝土应变情况，包括第一光纤光栅应变计和第二光纤光栅应变计；安装时，第一光纤光栅应变计和第二光纤光栅应变计绑扎在钢筋主筋位置，第一光纤光栅应变计和第二光纤光栅应变计一端尾纤在钢筋笼的内部串接，连接线路用护纤套筒保护绑在钢筋上；第一光纤光栅应变计和第二光纤光栅应变计的另一端尾纤引入倾角计安装预埋盒，第一光纤光栅应变计和第二光纤光栅应变计均自带温度补偿；

压力监测模块，用于监测盾构管片内的水土压力变化，包括光纤光栅土压力计，光纤光栅土压力计安装在钢筋笼凸面的正中心位置，高出钢筋笼最上方钢筋3mm，光纤光栅土压力计的两端尾纤均引入倾角计安装预埋盒，光纤光栅土压力计自带温度补偿；

温度补偿模块，所述光纤光栅传感器内部均有温度补偿光栅，与测力弹片光栅波长相差4nm以上；

所有引入倾角计安装预埋盒的两端尾纤，在倾角计安装预埋盒内形成端头开放式U型光缆束；所有光纤光栅传感器尾纤在管片内部串联，并用护纤套筒对光纤线路进行保护，套筒绑在钢筋上，光缆均围绕所述钢筋骨架上；经混凝土浇筑完成和管片成为一个整体，在倾角计安装预埋盒内部共有六根光缆端头，整个线路呈3个U字形，分别对应位移检测模块、应变监测模块和压力监测模块，形成端头开放式U型光缆束。

3.如权利要求2所述小变形自诊断盾构管片一体化制作系统，其特征在于，倾角计安装装置为长方体，其中一面打开，放置在钢筋笼凹面底部紧贴模板位置，所述面的相对面上有线缆口，所有传感器串联后的光纤尾纤由此进入倾角计保护装置，再将线缆口用防水胶布封口；最后将倾角计安装装置打开一面的盖子用螺丝拧紧后开始浇筑，浇筑完成后倾角计安装装置开口面与盾构管片凹面保持水平；

当结构体发生变化时，引起光纤光栅波长漂移，根据波长范围确定具体监测模块，从而进行数据处理并上传到数据库，得到反映盾构隧道倾角、位移、应变和水土压力的变化数据；所述数据处理中心还包含角、位移、应变和水土压力提示单元，对变化情况数据是否超过变化阈值进行判断，并在判断结果为是的情况下，发出存在危险的提示；

数据库显示在用户端，根据用户输入的指示信息显示。

4.如权利要求2所述小变形自诊断盾构管片一体化制作系统，其特征在于，所有光纤光栅传感器尾纤在管片内部串联，并用护纤套筒对光纤线路进行保护，套筒绑在钢筋上，光缆均围绕钢筋骨架上；经混凝土浇筑完成和管片成为一个整体，在倾角计安装预埋盒内部共有六根光缆端头，整个线路呈3个U字形，分别对应位移检测模块、应变监测模块、压力监测模块，形成端头开放式U型光缆束；

在管片养护拼接完成后，将倾角计安装预埋盒的盖子打开，利用倾角计安装装置进行初始安装角度的微调，使得倾角传感器垂直，初始角度为零刻度，调整完成后利用推板装入倾角计安装装置。

5.如权利要求1所述小变形自诊断盾构管片一体化制作系统，其特征在于，光纤光栅倾角计安装完成后，检测六根光缆的数据，将U型光缆束在倾角计安装预埋盒内的开放式端头相互串接，再跟光纤光栅倾角计串接，最终只剩下2个光纤接口；将任意一条光纤信号接入光信息采集仪测得管片内水土压力、应力应变、温度、管片间位移和管片自身倾角的变化量，形成整个变形自诊断盾构管片一体化；

在管片养护拼接完成后，将第一位移计安装预埋保护盒和第二位移计安装预埋保护盒盖子打开，通过螺纹连接筒将Z型拉杆的一端与位移传感器伸缩杆相连；螺纹连接筒为内螺纹，在相邻盾构管片平行位置开一浅槽，Z型拉杆的另一端固定在浅槽中，从而实现管片之间的裂缝监测；

所有传感元件及安装元件均内置于盾构管片，不高出盾构管片凹面平面；所有传感元件及安装元件的安装均在盾构管片预制、养护过程完成。

6.一种实施如权利要求1~5任意一项所述小变形自诊断盾构管片一体化制作系统的小变形自诊断盾构管片一体化制作方法，其特征在于，所述小变形自诊断盾构管片一体化制作方法包括以下步骤：

步骤一，利用倾角监测模块监测盾构管片的倾角变化情况，利用位移监测模块监测盾构管片间的位移变化情况；

步骤二，利用应变监测模块监测盾构管片的钢筋混凝土应变情况，利用压力监测模块监测盾构管片内的水土压力变化；

步骤三，通过温度补偿模块利用光纤光栅传感器内部的温度补偿光栅进行温度补偿，并将数据库显示在用户端，根据用户输入的指示信息显示。

7.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求6所述小变形自诊断盾构管片一体化制作方法的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求6所述小变形自诊断盾构管片一体化制作方法的步骤。

9.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现如权利要求6所述小变形自诊断盾构管片一体化制作方法的步骤。

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